第1章-第2节-第1课时-原子结构与元素周期表(讲义).docx

第一章 原子结构与性质
第二节　原子结构与元素的性质
第1课时　原子结构与元素周期表
学习导航
1.了解元素周期律、元素周期系和元素周期表的关系。
2.能从核外电子排布角度，解释元素周期系的基本结构。
3.通过原子结构和元素在周期表中的位置分析推理其他元素的位置及性质，培养学生的模型认知能力。
教学过程
一、元素周期律、元素周期系和元素周期表
1．元素周期律：元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变。
2．元素周期系：元素按其原子核电荷数递增排列的序列。
3．元素周期表：呈现周期系的表格，元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。
4．三张有重要历史意义的周期表
(1)门捷列夫周期表
门捷列夫周期表又称短式周期表，重要特征是从第四周期开始每个周期截成两截，第1～7族分主副族，第八族称为过渡元素。
(2)维尔纳周期表
维尔纳周期表是特长式周期表，每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置，同族元素上下对齐，它确定了前五个周期的元素种类。
(3)玻尔元素周期表
玻尔元素周期表特别重要之处是把21～28、39～46等元素用方框框起，这说明他已经认识到，这些框内元素的原子新增加的电子是填入内层轨道的，他已经用原子结构解释元素周期系了，玻尔元素周期表确定了第六周期为32种元素。
二、构造原理与元素周期表
1．元素周期表的基本结构
(1)周期元素种数的确定
第一周期从1s1开始，以1s2结束，只有两种元素。其余各周期总是从ns能级开始，以np结束，从ns能级开始以np结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数目。
周期
ns～np
电子数
元素数目
一
1s1～2
2
2
二
2s1～22p1～6
8
8
三
3s1～23p1～6
8
8
四
4s1～23d1～104p1～6
18
18
五
5s1～24d1～105p1～6
18
18
六
6s1～24f1～145d1～106p1～6
32
32
七
7s1～25f1～146d1～107p1～6
32
32

(2)元素周期表的形成
若以一个方格代表一种元素，每个周期排一个横排，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可得到如下元素周期表：

若将p段与p段对齐，d段与d段对齐、f段单独列出，将2s2与p段末端对齐，则得到书末的元素周期表

2．元素周期表探究
(1)元素周期表的结构

(2)元素周期表的分区
①根据核外电子的排布分区
按电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表分为s、p、d、f 4个区，而ⅠB、ⅡB族这2个纵行的元素的核外电子因先填满了(n－1)d能级而后再填充ns能级而得名ds区。5个区的位置关系如下图所示。

②根据元素的金属性和非金属性分区

3．元素的对角线规则
(1)在元素周期表中，某些主族元素与其右下方的主族元素(如图)的有些性质是相似的(如锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物)，这种相似性被称为“对角线规则”。

(2)处于“对角线”位置的元素，它们的性质具有相似性。
实例分析：
①锂和镁的相似性
a．锂与镁的沸点较为接近：
元素
Li
Na
Be
Mg
沸点/℃
1 341
881.4
2 467
1 100

b.锂和镁在氧气中燃烧时只生成对应的氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。
4Li＋O22Li2O、2Mg＋O22MgO。
c．锂和镁与水的反应都十分缓慢，并且生成的氢氧化物难溶于水，附着于金属表面阻碍反应的进行。
d．锂和镁都能直接与氮气反应生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。
e．锂和镁的氢氧化物在加热时，可分解为Li2O、H2O和MgO、H2O。
f．在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中，只有锂盐是难溶于水的，相应的镁盐也难溶于水。
②铍和铝的相似性
a．铍与铝都可与酸、碱反应放出氢气，并且铍在浓硝酸中也发生钝化。
b．二者的氧化物和氢氧化物都既能溶于强酸又能溶于强碱溶液：
Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O；
Be(OH)2＋2HCl===BeCl2＋2H2O，Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O。
c．二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高。
d．BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。
③硼和硅的相似性
a．自然界中B与Si均以化合物的形式存在。
b．B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应：2B＋2KOH＋2H2O===2KBO2＋3H2↑，Si＋2KOH＋H2O===K2SiO3＋2H2↑。
c．硼烷和硅烷的稳定性都比较差，且都易水解。
d．硼和硅的卤化物的熔、沸点比较低，易挥发，易水解。
【归纳总结】
根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置
电子排布式价电子排布式

课时训练
1．3H在月球上储量丰富，4H主要来源于宇宙射线的初级粒子。下列关于3H和4H的说法正确的是
A．3H的中子数为1 B．两者的质量数相等
C．两者为同一种核素 D．两者互为同位素
2．(C)C—NMR(核磁共振)可用于含碳化合物的结构分析，C表示的是
A．核外有13个电子，核内有6个质子
B．核内有6个质子，核外有7个电子
C．质量数是13，原子序数是6，核内有7个质子
D．质量数是13，原子序数是6，核内有7个中子
3．考古时常利用C测定一些文物的年代。下列关于C的说法错误的是
A．原子序数为6 B．质量数为14
C．核外电子数为8 D．中子数为8
4．下列说法正确的是
①电子数相同的粒子一定是同一种元素
②质子数相同且电子数也相同的两种粒子不可能一种是分子，另一种是离子
③原子序数相同的原子是同一种原子
④电子数相同的粒子不一定是同种元素
⑤最外层电子数相同的元素一定位于同一主族
⑥同一周期元素的原子，半径越小越容易失去电子
A．②④ B．②④⑤ C．④⑤ D．②③④
5．下列说法中正确的是
A．元素周期表每一周期元素原子的最外层电子排布均是从ns1过渡到ns2np6
B．元素周期表中可以把元素分成s、p、d、f四个区
C．最外层电子数为8的都是稀有气体元素的原子
D．元素周期表中IIIB到IIB的10个纵行的元素都是金属，所以称为过渡金属元素
6．关于元素周期表的说法正确的是
A．元素周期表中有8个主族
B．元素周期表中的短周期是指第一、二周期
C．最外层电子数为2的元素一定位于第ⅡA族
D．同周期相邻主族的元素原子序数不一定相差1
7．硒(34Se)是人体必需的微量元素，它能有效提高人体免疫机能，抑制癌症和心脑血管等疾病的发病率，下列有关说法错误的是
A．硒元素位于元素周期表中第15列
B．基态硒元素原子核外电子所占据的最高能级的电子云轮廓图为哑铃形
C．硒的最高价氧化物对应的水化物的化学式为H2SeO4
D．O和Se均为p区非金属元素
8．下列说法错误的是（ ）
A．X和Y两种元素为同一周期第IIA族和第IIIA族元素，若X的原子序数为x，则Y的原子序数可能为x+1，x+11， x+25
B．短周期元素Z和W组成化合物ZW3，若W的原子序数为x，Z的原子序数不可能是x+14
C．短周期元素Q和M组成化合物Q2M，Q和M所在的族序数可能为VA和第VIA
D．利用元素周期表中氟、氯、硫、磷附近的元素研制新型农药
9．某微粒A 的结构示意图为

(1)若A 是原子，则A 的元素符号为_____；若A 是带一个正电荷的阳离子，则X= _____
(2)若X=8，则此阴离子与(1)中带一个正电荷的阳离子形成一种常见化合物的化学式是 _____。
(3)1mol微粒A含有10mol 电子，下列微粒各1mol，也含有10mol电子的有：_____ (填序号)
①CH4②H2O2③HF④Al3+⑤Cl-⑥NH
(4)若A的阳离子为An+且质量数为a，则其质子数为_____，中子数为_____(用含有a，n 的代数式表达)
10．A、B、C、D、E是前四周期的元素。A、B、C同周期，C、D同主族且原子半径C＞D，A的原子结构示意图为，B是同周期第一电离能最小的元素，C的最外层有三个未成对电子，E对应的单质是目前用量最大的金属。回答下列问题：
(1)写出下列元素的符号：A___________，B___________，C___________，D___________。
(2)用元素符号表示D所在周期第一电离能最大的元素是___________ ，电负性最大的元素是___________。
(3)E原子价电子排布式是___________，E元素在周期表的位置是___________，则E元素在___________区。
(4)基态D原子的价电子排布图___________，元素D的原子最外层共有___________种不同运动状态的电子。基态原D子电子占据最高能级的电子云轮廓图为___________形。
(5)A、B、C三者原子半径由大到小的顺序为___________(用元素符号回答)
(6)某同学推断Mg的基态原子的轨道表示式为，该同学所画的轨道表示式违背了___________。
答案解析
1．D
【详解】
A．3H的中子数为3-1=2 ，故A错误；
B．3H和4H的质量数不相等 ，故B错误；
C．两者为同一种元素的不同核素，故C错误；
D．两者质子数相同，中子数不同，互为同位素，故D正确；
故选：D。
2．D
【详解】
A．的质子数为6，所以核外电子数为6，故A错误；
B．的质子数为6，所以核外电子数为6，故B错误；
C．的质子数为6，质量数为13，所以原子序数为6，故C错误；
D．的质子数为6，质量数为13，所以原子序数为6，中子数为13-6=7，故D正确；
故选D。
3．C
【详解】
A．碳的原子序数=质子数=6，故A正确；
B．左上角为质量数，C质量数为14，故B正确；
C．碳的原子序数为6，原子序数=核外电子数，核外电子数为6，故C错误；
D．质量数=质子数+中子数，C的中子数为14-6=8，故D正确；
选C。
4．A
【详解】
①电子数相同的粒子包括阳离子或阴离子，不一定是同种元素，①错误；
②质子数相同且电子数也相同的两种粒子可能均为阳离子或均为阴离子或均为不带电的中性分子，不可能一种是分子，另一种是离子，②正确；
③原子序数相同的原子可能是同种元素的同位素原子，③错误；
④电子数相同的粒子不一定是同种元素，比如与，④正确；
⑤最外层电子数相同的元素不一定位于同一主族，比如和，⑤错误；
⑥同一周期元素的原子，半径越大，越容易失去电子，⑥错误。
答案选A。
5．D
【详解】
A．第一周期元素的最外层电子排布由1s1过渡到1s2，A错误；
B．元素周期表共分成5个区，s区(ⅠA、ⅡA)、p区(ⅢA~ⅦA、0族)、d区(ⅢB~ⅦB、Ⅷ族)、ds区(ⅠB、ⅡB)、f区(镧系、锕系)，B错误；
C．最外层电子数为8的粒子可能是稀有气体原子，也可能是离子，比如Na+、F-等，C错误；
D．周期表ⅢB~ⅡB称过渡元素，又这10列均为金属元素，所以又叫过渡金属元素，D正确；
故答案选D。
6．D
【详解】
A．元素周期表中有7个主族，A错误；
B．元素周期表中的短周期是指第一、二、三周期，B错误；
C．最外层电子数为2的元素不一定位于第ⅡA族，例如氦最外层有2个电子，是稀有气体，位于0族，C错误；
D．同周期相邻主族的元素原子序数不一定相差1，例如同一周期的ⅡA族和ⅢA族元素的原子序数可能相差1、11、25等，D正确；
答案选D。
7．A
【详解】
A． 硒元素位于元素周期表中第16列，故A错误；
B． 基态硒元素原子核外电子所占据的最高能级4p的电子云轮廓图为哑铃形，故B正确；
C． 硒的最高价为+6价，硒的最高价氧化物对应的水化物的化学式为H2SeO4，故C正确；
D． O和Se基态原子的电子最后排入的轨道均为p轨道，均为p区非金属元素，故D正确；
故选A。
8．B
【详解】
A．X和Y两种元素为同一周期第IIA族和第IIIA族元素，X的原子序数为x，则Y位于三、四、五周期的原子序数分别为x+1，x+11， x+25，A正确；
B．短周期元素Z和W组成化合物ZW3，如PH3，W的原子序数为1，Z的原子序数为15，B错误；
C．短周期元素Q和M组成化合物Q2M，如N2O，Q和M所在的族序数可能为VA和第VIA，C正确；
D．氟、氯、硫、磷附近的元素均是非金属元素，可用于研制新型农药，D正确；
答案选B。
9．Ne 11 Na2O ①③④⑥ 10+n a-(10+n)
【详解】
(1)在原子中，核内质子数=核外电子数，当x=10时，该微粒是Ne原子；若A是带一个正电荷的阳离子，则核内质子数比核外电子数多1，即为11；
(2)当x=8时，核内质子数小于核外电子数，该粒子是氧离子，与钠离子形成一种常见化合物的化学式是Na2O；
(3)①C原子含有6个电子，H原子中含有1个电子，CH4共含有10个电子；
②H原子中含有1个电子，O原子中含有8个电子，H2O2共含有18个电子；
③H原子中含有1个电子，F原子含有9个电子，HF共含有10个电子；
④Al原子含有13个电子，Al失去3个电子形成Al3+，Al3+含有10个电子；
⑤Cl原子含有17个电子，Cl得到1个电子形成Cl-，Cl-含有18个电子；
⑥N原子含有7个电子，H原子中含有1个电子，NH带有1个正电荷，所以NH含有10个电子；
答案选①③④⑥；
(4)A失去n个电子形成An+，An+含有10个电子，则A中含有10+n个电子，核外电子数等于质子数，所以质子数为10+n；中子数+质子数=质量数，所以中子数为a-(10+n)。
10．Si Na P N Ne F 3d64s2 第四周期Ⅷ族 d 5 哑铃 Na>Si>P 泡利不相容原理
【详解】
(1)根据以上分析，A是Si元素；B是Na元素；C是P元素； D是N元素。
(2) D是N元素，位于第二周期，同周期元素从左到右第一电离能有增大趋势、电负性逐渐增大，第二周期第一电离能最大的元素是Ne，电负性最大的元素是F。
(3)E是Fe元素，Fe是26号元素，价电子排布式是3d64s2，Fe元素在周期表的位置是第四周期Ⅷ族，Fe元素在元素周期表d区。
(4)基态N原子电子排布式是1s22s22p3，价电子排布图，N元素的原子最外层共有5个电子，所以有5种不同运动状态的电子。基态原N子电子占据最高能级是2p，电子云轮廓图为哑铃形。
(5)同周期元素从左到右，半径依次减小，Si、Na、P原子半径由大到小的顺序为Na>Si>P；
(6)根据泡利不相容原理，每个原子轨道容纳2个自旋方向不同的电子， 违背了泡利不相容原理，应该是。